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Multicomponent rare-earth cerate and zirconocerate ceramics for thermal barrier coating materials

材料科学 热障涂层 烧结 陶瓷 热稳定性 涂层 挥发 热导率 稀土 化学工程 复合材料 矿物学 冶金 核物理学 化学 工程类 物理
作者
Rende Mu,Qiankun Wang,Yejie Cao,Gang Shao,Yiguang Wang
出处
期刊:Journal of The European Ceramic Society [Elsevier BV]
卷期号:41 (2): 1720-1725 被引量:48
标识
DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2020.10.005
摘要

Thermal barrier coatings can improve the energy efficiency of industrial or aircraft gas turbines by increasing the operation temperature. In this study, new TBC materials, namely multicomponent rare-earth cerate (Sm0.2Eu0.2Tb0.2Dy0.2 Lu0.2)2Ce2O7 (5RC) and zirconocerate (Sm0.2Eu0.2Tb0.2Dy0.2Lu0.2)2ZrCeO7 (5RZC) ceramics were synthesized by solid-state reaction sintering. 5RC and 5RZC had a homogeneous rare-earth element distribution and a pure fluorite structure up to at least 1400 °C, hence, showing good phase stability. The coefficient of thermal expansion of 5RC appeared to have a linear increase, reaching 12.60 × 10−6 K–1 at 1200 °C without a sharp increase at low temperatures, as observed for several single-component rare earth cerates. The thermal conductivity was also reduced in multicomponent 5RC and 5RZC. Moreover, 5RZC exhibited a better sintering resistance than 5RC. The doped Zr reduces the volatilization of ceria and enhances the stability of 5RC. As conclusion, the multicomponent rare-earth cerates 5RC and 5RZC are potential thermal barrier coating materials.
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